Les chercheurs ont reconstruit une minuscule partie du cerveau humain jusqu’au niveau des synapses individuelles, ce qui représente un pas de géant pour la science du cerveau. Et nous ne parlons pas ici seulement de quelques neurones. Ce cube de la taille d’un millimètre contient 57 000 cellules, 230 millimètres de minuscules vaisseaux sanguins et près de 150 millions de connexions synaptiques, le tout cartographié avec de superbes détails en 3D.
Le processus a commencé avec un exemplaire de tissu cérébral prélevé chirurgicalement sur une femme épileptique lors d’une intervention chirurgicale au cerveau destinée à l’aider à contrôler ses crises. Après une préparation chimique pour améliorer le contraste, l’exemplaire a été noyé dans de la résine et découpé en 5 000 sections, chacune représentant environ un millième de l’épaisseur d’un cheveu humain.
À partir de là, la microscopie électronique à haut débit a été utilisée pour analyser chaque ruban, générant ainsi 1,4 pétaoctets de données brutes. L’équipe de Google a ensuite utilisé un modèle d’apprentissage automatique pour aligner et reconstruire toutes les images 2D dans un ensemble de données 3D détaillé.
La carte contient l’image de la plus haute résolution du cerveau humain jamais créée, couvrant un millimètre cube qui représente un millionième de la taille du cerveau entier.
Les jeunes prodiges des mathématiques de Tom’s Hardware ont effectué des calculs pour calculer l’espace dont la carte entière du cerveau humain aurait besoin. Cela représenterait 1,6 zettaoctet de stockage – un centre de données coûtant 50 milliards de dollars et s’étendant sur 140 acres.
Le modèle a déjà révélé des informations surprenantes sur l’architecture cérébrale au niveau mobile. D’une part, les cellules non neuronales qui soutiennent et isolent les neurones étaient environ 2 pour 1 plus nombreuses, les oligodendrocytes étant le type le plus répandu, formant la couche protectrice de myéline autour des axones.
En moyenne, chaque neurone établit des connexions avec des milliers d’autres neurones. Mais l’équipe a également identifié de rares cas d’axones uniques formant plus de 50 connexions synaptiques de grande puissance avec le même neurone, ainsi que certains axones enroulés en longs « verticilles » entrelacés pour des raisons qui ne sont pas encore claires.
Étant donné que l’exemplaire provenait d’un patient épileptique, certaines de ces structures étranges pourraient être liées au trouble plutôt qu’à l’anatomie normale du cerveau.
Quoi qu’il en soit, le projet a le potentiel d’élargir notre compréhension de l’incroyable complexité architecturale du cerveau à l’échelle mobile. Après tout, il y a encore énormément de choses que nous ignorons sur le fonctionnement du hardware du cerveau humain.
La carte peut être librement consultée par les chercheurs à partir d’une plateforme Web appelée Neuroglancer pour leurs propres études sur la façon dont le cortex humain traite les informations et stocke les souvenirs à cette résolution sans précédent.
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